Introdução à Eletrônica. TE214 Fundamentos da Eletrônica Engenharia Elétrica

Transcrição

1 Introdução à Eletrônica TE214 Fundamentos da Eletrônica Engenharia Elétrica

2 Introdução Amplificação linear Inersor

3 Amplificadores Amplificação de sinal: função fundamental de processamento de sinais. Por que? Transdutores fornecem sinais fracos, da ordem de V ou mv. Linearidade na amplificação: sem modificar a informação contida no sinal distorção

4 Amplificadores Amplificador linear o (t) = A i (t) onde i e o são os sinais de entrada (input) e saída (output) e A é a constante que representa o ganho do amplificador. Amplificador de tensão: aumentar a amplitude do sinal pré-amplificador de áudio

5 Amplificadores Amplificador de potência: baixo ganho de tensão, mas um substancial ganho de corrente. amplificador de áudio potência para acionar o alto-falante (carga) (transdutor de saída)

6 Símbolo de Circuito Amplificador É um quadripolo terminal comum / ponto de referência / terra

7 Ganho de Tensão Admite um sinal de entrada I (t) e fornece, na saída, sobre a resistência de carga R L, um sinal de saída O (t). O (t) é uma réplica aumentada de I (t) Ganho de tensão ( A ) O I

8 Ganho de Tensão Característica de transferência de um amplificador linear Característica de transferência de um amplificador de tensão linear com ganho de tensão A.

9 Ganho de Potência e de Corrente Um amplificador aumenta a potência do sinal! Ganho de potência ( A Ganho de corrente ( A A p A A i p i ) ) Potência na Potência na i i O O I I O i i I carga ( P L entrada ( P ) I )

10 Fonte de Alimentação do Amplificador A potência entregue à carga é maior que a potência obtida da fonte de sinal! De onde êm essa potência adicional? Amplificadores necessitam de fontes de alimentação para sua operação... P cc V I 1 1 V2I2 P cc P I P L P dissipada Eficiência ( ) P P L cc 100

11 Fonte de Alimentação do Amplificador Amplificador que necessita de duas fontes CC (ou DC) para operar

12 Fonte de Alimentação do Amplificador Exemplo: V 1 = V 2 = 10V I = senoidal com 1V de pico O = senoidal com 9V de pico R L = 1k I 1 = I 2 = 9,5mA i I = senoidal com 0,1mA de pico Ganho de tensão? Ganho de corrente? Ganho de potência? Potência drenada da fonte cc? Potência dissipada no amplificador? Eficiência?

13 Saturação do Amplificador Característica de transferência do amplificador Permanece linear apenas em uma faixa de tensões de entrada ( I ) e saída ( O ) Normalmente 1V acima/abaixo de V + e V -

14 Saturação do Amplificador L A I L A

15 Características de Transferência Não-Linear Na prática, amplificadores podem exibir nãolinearidades Depende da sofisticação do circuito e da qualidade do projeto Amplificadores podem operar com fonte de alimentação simples

16 Polarização Polarização: técnica simples para obter amplificação linear de um amplificador com cura característica não-linear Polarizar = definir ponto de operação Ponto Q = ponto quiescente ou ponto de polarização ou ponto de operação I ( t) V ( t) I i

17 Polarização Tensão de saída? o ( t) V ( t) o o ou o ( t) A ( t) i onde A é a inclinação da cura de transferência A d d O I em Q

18 Conenção da Notação i A (t), C (t): grandeza instantânea total I A, V C : grandezas de corrente contínua (cc) V DD, I DD : tensões/correntes das fontes de alimentação cc i a (t), c (t): grandezas de sinais incrementais I a,v c : amplitude do sinal senoidal

19 Inersor Lógico Digital É o principal elemento básico no projeto de circuitos digitais Função: Inerter o alor lógico do sinal de entrada Inersor lógico alimentado por uma fonte cc de tensão V DD

20 Característica de Transferência de Tensão É utilizada para quantificar a operação do inersor V OH não depende do alor exato de I Mas se I exceder V IL... Da mesma forma, V OL não depende... Característica de transferência de tensão de um inersor. A CTT é aproximada por três segmentos de reta. Note os quatro parâmetros da CTT (V OH, V OL, V IL, e V IH ) e seus usos na determinação das margens de ruído (NM H e NM L ).

21 Margem de Ruído V OL : níel baixo de saída V OH : níel alto de saída V IL : Valor máximo de entrada ainda interpretado pelo inersor como alor lógico 0 V IH : alor mínimo de entrada ainda interpretado pelo inersor como alor lógico 1 M RL : margem de ruído para níel baixo = V IL -V OL M RH : margem de ruído para níel alto = V OH -V IH

22 CTT Ideal Qual seria a CTT ideal de um inersor? Maximiza as margens de ruído As distribui igualmente entre as regiões de entrada de níel baixo e níel alto Além disso, para uma alimentação V DD, o níel alto V OH de ser o máximo alor de V DD. E o níel baixo V OL de ser o mínimo possíel, próximo de zero.

23 CTT Ideal As tensões de limiar V IL e V IH deem ser equalizadas e ajustada em V DD /2. Logo, a região de transição fica reduzida a zero. As margens ficam então N MH = N ML = V DD /2 Cura característica de tensão de um inersor ideal

24 Implementação do Inersor Inersores são implementados usando transistores operando como chaes controlada por tensão. A chae é controlada pela tensão de entrada do inersor I.

25 Implementação do Inersor Quando I for baixa, a chae estará aberta e O =V DD Quando I for alta, a chae fechará e pressupondo-se uma chae ideal, O = 0

26 Implementação do Inersor Entretanto, chaes transistorizadas não são perfeitas! Resistência de desligamento eleada Resistência de fechamento R on finita e diferente de zero Para transistores bipolares: tensão residual V offset